什麽是步進電機?步進電機的用途·使用例

1.什麽是步進電機?

步進馬達是一種無需感測器即可進行定位的控制馬達。又稱脈衝馬達、步進馬達、步進馬達等。
與具有感測器的伺服馬達相比，雖然存在失步等缺點，但可以以低成本且控制簡單的方式實現定位。因此，它們越來越多地安裝在需要相對簡單定位且成本較低的設備中。
步進馬達“以固定角度（步長）旋轉”，就像“時鐘的秒針”。透過切換（控制）該角度來進行定位。
步進馬達利用其「廉價且簡單的定位控制」的優勢，在各種情況下豐富了我們的生活。

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更詳細地解釋步進馬達的機理和特性。

2.步進電機的主要用途·使用例

儘管步進馬達在我們的日常生活中並不直接見到，但它們在許多機器中工作，在各種情況下支持我們的生活。
實際用在什麼地方呢？我們將介紹其中一些作為代表性範例。

機械人使用的步進電機

由於勞動力短缺，機械化和自動化的重要性逐年增加。步進馬達在解決此類問題的「工廠機器人」中發揮積極作用。
一個典型的例子是SCARA機器人（水平多關節機器人）。 SCARA機器人主要執行水平運動，擅長完成「運輸、組裝、擰緊螺絲」等相對簡單的任務。例如，可能很容易想像一個場景，巧克力被包裝在特殊的盒子裡。
同樣，不含感測器的步進馬達具有能夠執行相對簡單的重複運動的優點。而且，由於可以低成本實現定位，因此非常適合以水平運動為主要用途的SCARA機器人。

而對於需要更復雜動作 (垂直、婉轉) 的機械人，則使用帶感測器的伺服馬達。

像這樣，以步進電機為代表的電機在產品制造方面，在省人化、提高質量、降低成本等方面做出了巨大贡獻。

3D印表機中使用的步進電機

3D印表機是一種通過噴塗樹脂並進行層疊，形成立體 (三維物體) 造型的裝置。由於能夠對想到的設計全部進行造型設計，因此能夠創造出更好的創意，而且還能夠削減開發時間和成本，為制造業和建築業帶來了巨大的革新。當聽到聖家族大教堂建築導入以3D印表機為代表的IT技術，“工期足足縮短了150年以上”的消息時，很多人都大吃一驚。

那麼，3D列印機的哪些部分使用了步進馬達呢？
答案是噴射樹脂的噴嘴的驅動部分。如下圖所示，採用步進馬達來定位噴嘴。

透過使用 3 軸（XYZ 軸）電機，噴嘴在三個維度上移動以累積樹脂並創建 3D 物體。
使用控制馬達進行精確定位對於列印複雜的 3D 物件至關重要。

復印機使用的步進電機

如今，光是日本每年就售出近 50 萬台影印機和多功能設備。儘管建議使用無紙化系統，但它們是高效能業務運作必不可少的辦公設備。最近，便利商店增加了可以從智慧型手機輸出資料的多功能影印機，很多人都覺得很方便。
現在，「讀取資訊並輸出到紙上」的操作是非常簡單的操作。在這個過程中哪些地方使用了步進馬達？
這可能就是你想像的那樣。步進馬達在「文件掃描」和「送紙」操作中發揮作用。
首先，掃描原稿的操作。進行控制和定位，以平滑且不變形地讀取文件。接下來是送紙操作。影印機內部使用多個送紙輥。步進馬達的作用是移動滾筒，快速準確地送紙。
步進馬達用於製作清晰、無失真的副本，而不會出現列印錯誤。

基板檢查裝置中使用的步進電機

一、板檢設備是一種什麼樣的機器？我們想向您介紹電路板檢查設備，顧名思義，就是「檢查」「電路板」的設備。我們周圍所有的電器產品和汽車都用到了電子線路板。電子板上組裝有大量的電子元件，共同協作，產品才能正常運作。
如果電路板有哪怕最輕微的缺陷（例如，部分焊料短路），產品將無法運作。為了避免此類缺陷，在檢查時使用了「板檢查裝置」。
基板檢查涉及「印刷工序檢查」、「安裝工序檢查」、「回流工序檢查」等多個工序，以往都是透過肉眼檢查。然而，由於電路板的小型化和人力短缺，使用「電路板檢查設備」進行檢查的作用越來越大。
步進馬達在這種電路板檢查設備的什麼部分工作？那就是對齊板位置的“寬度對齊”部分。我覺得有點難理解，所以我用下圖解釋一下。該板由皮帶承載，在每一步中進行檢查，然後發送到下一步。如果電路板未對準或彎曲，則無法進行準確的檢查。透過控制寬度對齊位置，步進馬達將電路板以「完美對齊的狀態」送去檢查。

自動檢票機使用的步進電機

步進馬達也用於車站檢票的自動檢票機。
它用於將車票從投幣口運送到出口的“運輸部分”。在自動檢票機內，車票透過由步進馬達驅動的傳送帶進行傳送。早上等尖峰時段，物品從入口到出口的運輸時間必須在1秒內，避免造成壅塞。此外，透過在出口處精確地停止運動，車票可以準確地送到您的手中。

線材加工機使用的步進電機

線材加工機是加工線材的機器。
線材是一種又長又細的鋼鐵材料，看起來像一條線，如果你把它想像成一條線，可能會更容易理解。線材加工機是一種以多種方式對線材進行加工的機器，例如將線材切割成一定長度、將線材末端車削以覆蓋線材、將其扭成線材、以及將其製成螺絲和彈簧。
步進馬達用於線材加工機的「送絲部分」。如下圖所示，將所需長度的線材送入加工部分。步進馬達之所以如此有用，是因為利用步進馬達恆速旋轉的能力，可以將線材送入加工部分而不會鬆動。

開槽機使用的步進電機

步進馬達在我們都熟悉和喜愛的遊戲中被用在許多意想不到的地方。一個典型的例子就是「老虎機」。老虎機中的步進馬達到底用在什麼地方？
答案是「捲軸」。捲軸是老虎機中三個符號排列的部分，可以說是老虎機遊戲的「主角」。當玩家按下按鈕的同時，捲軸將「停在預定位置」。步進馬達正在工作來實現這一運動（見下圖）。玩老虎機遊戲時感受到的刺激和懸念其實是因為步進馬達所致。

起重機遊戲中使用的步進電機

接下來我還要介紹一件事：遊戲中使用的步進馬達。它是“起重機遊戲的手臂部分”。
手臂前後左右移動的運動是由步進馬達產生的。
步進馬達再次為娃娃機遊戲帶來真正的刺激。
實際上可能是步進馬達產生了重擊感，在您釋放按鈕的那一刻，手臂「立即停止」。
這樣，步進馬達不僅應用於工業機械，還應用於日常有趣的事物。

監視攝像機使用的步進電機

每天守護著我們城市安全的監視攝像機。其中，步進馬達發揮著默默無聞的力量。在哪個部位工作呢?那就是相機的“可動部分 (搖頭部分) ”。監控攝像頭從性質上來說，不僅要求上下左右，有時還要求360°監控。步進電機多用於移動、定位。不過，由於步進馬達存在“低速旋轉時振動較大”的缺點，因此有時需要採用低速機 (齒輪) 或更換為伺服馬達等對策。

3.步進電機事例一覽

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4.最後

以上，我們就步進電機“活躍在生活的哪些方面”進行了介紹。雖然馬達幾乎看不到，但今後仍有可能在各種用途的眾多產品中使用。一邊想象實際的運動姿態，一邊看看身邊的產品，也許會很有趣。

發布日期：2021-08-06 00:00